CONSTRUCCIÓN DEL DIAGRAMA Fe- C. FASES DEL FE PURO

Tamaño: px

Comenzar la demostración a partir de la página:

Download "CONSTRUCCIÓN DEL DIAGRAMA Fe- C. FASES DEL FE PURO"

María Luz Moya Ríos
hace 7 años
Vistas:

1 CONSTRUCCIÓN DEL DIAGRAMA Fe- C. FASES DEL FE PURO T Fe Líquido. Amorfo A 1536 C es la T de fusión del Fe. A 1536 C se forma Fe delta-fe - sólido si estoy disminuyendo T. Presenta estructura BCC Fe delta Fe. Estructura cristalina BCC A 1392 C el Fe delta cambia a Fe Gama Fe γ Estructura BCC a FCC o Austenita-. Cambia de Fe Gama Fe γ o austenita. Estructura FCC A 912 C el Fe gama se transforma en Fe alfa Fe α o ferrita alfa. La estructura FCC pasa a BCC nuevamente, pero las celdas son más pequeñas que en las celdas BCC del Fe delta. Fe alfa- α- Ferrita- BCC T ambiente Figura 1. Fases para el hierro puro según varía la T. estados alotrópicos del Fe. Fuente: propia También llamados Esta línea vertical por tanto representa al Fe puro: 0% de C y además es la línea de T.

2 Entonces sobre 1536 C el Fe es Líquido. Entre 1536 C y 1392 C es Fe Delta BCC sólido Entre 1392 C y 912 C el Fe es Fe gama FCC. Sólido Entre 912 C y más abajo el hierro es Fe Alfa o Ferrita alfa o Fe α, Sólido. El Fe puro por tanto a T ambiente sólo mostrará Ferrita FASES DE LOS ACEROS CONDICIONES DE EQUILIBRIO- DIAGRAMA FE- C Cuando hablamos de condiciones de equilibrio queremos decir enfriamiento muy lento. Los diagramas de fases son representaciones gráficas de las fases o microconstituyentes (pueden se fases o mezclas de fases) que están presentes en un sistema de aleación a diversas temperaturas, y composiciones. Generalmente se considera constante la presión = 1 at La Temperatura en el eje y, la composición en el eje X(generalmente en % de un elemento, en este caso % C) Nos muestran que fases existen y en que se transforman a ciertas Temp. Una fase debe cumplir tres condiciones: misma composición química, misma estructura cristalina y presentar interfase (región que separa una fase de otra). Así, si tenemos en un vaso tapado hielo con agua y vapor de agua, habrán 3 fases: en cada región habrá la misma composición(h2o) pero 3 estructuras distintas- hielo cristalino, líquido amorfo y vapor amorfo pero la estructura del vapor es distinta a la del agua líquida, están más separados las moléculas del vapor. Y entre cada una hay una interfase. Una fase también se puede decir que aparece al microscopio de la misma manera aproximadamente. Los microcostituyentes pueden ser fases o mezclas de fases Un diagrama de fases se puede tratar como un sistema de coordenadas cartesianas. Se parte del diagrama anterior para el hierro puro Entonces además de estas fases también deben aparecer: la cementita y la perlita. Esto, porque la ferrita a T ambiente solo puede disolver o aceptar

3 0,002% (2 milésimas de C) y la austenita puede disolver hasta 2,1% pero en los aceros ordinarios al C no aparece a T ambiente. Se da a T superior a 727 C. T Líquido 1536 C Fe 1392 C Fe γ ó Austenita 912 C Fe α o ferrita alfa T ambiente 0%C. El % de C aumenta desde O% hasta 6.67% Figura 2. Comienzo del diagrama Fe-C. Fuente propia. A medida que se agrega C al Fe, aparece el diagrama Fe- C hacia la derecha y nuevas fases además de estas tres anteriores, harán su aparición la cementita y la perlita que es una mezcla de dos fases. El croquis del diagrama Fe-C es como sigue:

4 Figura 3. Croquis diagrama Fe-C. Fuente: propia. Note que la primera línea vertical es exactamente la línea vertical anterior. En el eje y van dos temas: la Temperatura en C y también el Fe puro (0% de C). O sea que este eje representa también al Fe puro, pudiendo por tanto representarse allí las diversas fases del Fe. Además el % C aumenta hacia la derecha hasta llegar a 6.67%, de allí en adelante no interesa pues no tiene valor comercial por ser materiales muy frágiles debido al alto contenido de C. Cada división vertical o línea vertical sobre el eje x vale 0.5%C. Cada división horizontal en el eje y vale 100 C. Existen una serie de figuras o regiones dentro del diagrama. Estas serán regiones monfásicas o bifásicas. Ahora por extensión al triangulito que está al frente del Fe (delta) en la parte superior lo llamamos también ; a la región que está delante de Fe γ lo llamamos γ; y a la que está situada frente a Fe α la llamamos α. La región líquida es toda la región superior del diagrama.

Además a 6.67%C por tener ese mismo %C va la cementita, Fe3C, carburo de hierro o fase theta- fase θ, que se representa por la línea vertical a 6.67%C. El diagrama Fe C va quedando así: Figura 4.

5 Además a 6.67%C por tener ese mismo %C va la cementita, Fe3C, carburo de hierro o fase theta- fase θ, que se representa por la línea vertical a 6.67%C. El diagrama Fe C va quedando así: Figura 4. Diagrama Fe-C con las regiones monofásicas. Fuente: propia. Hasta ahora tenemos como fases importantes de los aceros ordinarios al C en condiciones de equilibrio: ferrita, austenita, cementita, hierro delta. La siguiente regla es muy útil para acabar de llenar el diagrama: entre dos regiones monofásicas siempre habrá una región bifásica. O lo que es lo mismo: una región bifásica siempre va estar rodeada de una región monofásica a su izquierda y de otra región monofásica a su derecha. Por ejemplo si nos situamos en la región que llamamos A, a la izquierda está γ, a la derecha está L(líquido), por tanto A estará conformada por γ + L. De igual manera se llenan todos los espacios restantes.

importante para los aceros por sus propiedades. Figura 6.

6 Figura 5. Diagrama Fe-C con regiones monofásicxas y algunas regiones bifásicas. Fuente: propia Pero a 0,77% C ocurre una mezcla de dos fases llamada Perlita muy importante para los aceros por sus propiedades. Figura 6. Perlita formada por placas aproximadamente paralelas de ferrita y cementita. Es parecida a una huella dactilar. Fuente:

7 Los aceros que tienen 0.77%C son llamados aceros Eutectoides y presentan solo Perlita en su estructura. Son aceros de 0.77%C, pero en la práctica tienen un rango más amplio de composición que puede ir de aprox a 0.90 %C. Los aceros con menos de 0.77%C se llaman aceros Hipoeutectoides. Tienen una microestructura compuesta por ferrita + perlita o en general ferrita más cementita. Los aceros con un %C de más de 0.77%C hasta 2.1 se denominan aceros Hiperesutectoides. Presentan microestructura de perlita + cementita o en general, ferrita + cementita como se puede apreciar en el diagrama Fe-C. La zona de aceros va desde 0.05C% hasta 2.1%C. De 2.1%C hasta 6.67%C es la zona de Fundiciones C Figura 5. Diagrama Fe-C completo. Fuente:

8 REACCIONES EN EL DIAGRAMA FE-C La Reacción Eutectoide. Ocurre en el punto eutectoide (0.77%C, 727 C) A 0.77%C y T= 727 C (0.77%C,727 C) se da 100% de Perlita. El diagrama se comporta igual que un sistema de coordenadas cartesianas. Si observamos por encima de este punto sólo existe austenita (γ) y si miramos por debajo existe Perlita. Por tanto la austenita se transforma en perlita. Auna T constante de 727 C. Esta es la más importante y famosa reacción de los aceros, la llamada Reacción Eutectoide : Austenita-γ- 727 C Perlita (Ferrita + Cementita) Sólido1 Sólido1 + Sólido2 Observe que la Reacción va en los dos sentidos. De austenita a perlita y de perlita a austenita. Ya sabemos que la Perlita se da en forma de placas aprox. paralelas de ferrita y cementita y aparece como una huella dactilar. No es una fase sino una mezcla de fases o lo que es lo mismo un microconstituyente. Aumenta desde 0 en el Fe puro hasta 100% en los aceros eutectoides (aceros con 0,77 C) para comenzar a dismuir en los aceros hipereutectoides y aumentar la cementita. La Reacción Eutéctica A (4.3%C, 1148 C) ocurre la reacción eutéctica. Observando encima de este punto sólo hay Lïquido- L y por debajo gama γ más cementita θ esta es la reacción eutéctica. L 1148 γ + θ Líquido Austenita + Cementita Líquido Sólido1 + Sólido2 Reacción importante en los aceros de alto C y sobre todo en las fundiciones. Existe a 1495 C otra reacción llamada peritéctica donde líquido + Delta se transforma en austenita pero no es importante.

9 No olvidar que en condiciones de no equlibrio tanbién se da otras fases como la martensita y la Bainita. Durezas de las fases y microcosntituyentes del acero (equilibrio y no equilibrio): Martensita ± 700 Brinell Cementita ±700 Brinell Bainita Perlita ± desde 250 a 500 Brinell ± desde 200 a 400 Brinell Austenita 300 Brinell Ferrita 90 Brinelll

Documentos relacionados

Hoja de problemas Tema 7

Hoja 7 FUNDAMENTOS DE CIENCIA DE MATERIALES 1 Hoja de problemas Tema 7 1. Sea el diagrama de fases esquemático de la figura para el sistema A-B. (a) Indique la posición de las líneas de liquidus, solidus